Wenn Frösche vom Himmel fallen E-Book

Rolf Froböse

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Erlebnis Wissenschaft
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2012

Seitenzahl: 267

Beschreibung

So unglaublich es klingt: Die Natur ist immer noch unschlagbar und beschert uns die erstaunlichsten Erfindungen und Phänomene, die bisweilen die menschliche Vorstellungskraft sprengen. Bakterien, die Plastik produzieren oder Strom erzeugen, gehören ebenso dazu wie natürliche Raketenantriebe oder Algen, die als Produzenten von Wasserstoff den Energiehunger künftiger Generationen stillen könnten. Wie kommt es, dass bisweilen Frösche und Fische vom Himmel fallen, wie gelangt der Staub der Sahara bis in die Karibik und was hat es mit den rätselhaften Methanoasen der Tiefsee auf sich? Aber auch moderne Techniken hat die Natur erfunden. So verleiht ein natürliches Solarkraftwerk einem antarktischen See eine angenehme Badewassertemperatur, und - man höre und staune - den ersten funktionierenden Kernreaktor gab es in Afrika bereits vor zwei Milliarden Jahren. Und um noch eins draufzusetzen: Auch den ersten Laser hat die Natur selbst geschaffen. Forscher rund um den Globus suchen verstärkt nach Möglichkeiten, um die Erfindungen der Natur zur Herstellung neuer Produkte und Konzepte zu nutzen. Ein Beispiel liefern extremophile Bakterien, die sich bei einer backofentauglichen Temperatur von 140 Grad Celsius äußerst wohl fühlen. Die aus ihnen gewonnenen Enzyme dürften die Chemie nachhaltig befruchten. Auch Chemosensoren, die wie Hundenasen funktionieren und kugelsichere Westen auf der Basis von Spinnenfäden sind Visionen, die aus der Schatzkiste der Evolution profitieren dürften.

Leseprobe

Weitere interessante Titelaus der ReiheErlebnis Wissenschaft

Voss-de Haan, P.

Physik auf der Spur Kriminaltechnik heute

2009

ISBN: 978-3-527-40944-0

Emsley, J.

Fritten, Fett und FaltencremeNoch mehr Chemie im Alltag

2009

ISBN: 978-3-527-32620-4

Bell, H. P., Feuerstein, T., Güntner, C. E., Hölsken, S., Lohmann, J. K. (Hrsg.)

What’s Cooking in Chemistry?How Leading Chemists Succeed in the Kitchen

2009

ISBN: 978-3-527-32621-1

Koolman, J., Moeller, H., Röhm, K. H. (Hrsg.)

Kaffee, Käse, Karies ...Biochemie im Alltag

2009

ISBN: 978-3-527-32622-8

Autor

Dr. Rolf Froböse Ahornstraße 28 83512 Reitmehring

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© 2009 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

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ISBN: 978-3-527-32619-8 ePDF ISBN: 978-3-527-62854-4 ePub ISBN: 978-3-527-64151-2 mobi ISBN: 978-3-527-64152-9

Für Gabi und Jeremy

Rolf Froböse studierte Chemie, promovierte und war Ressortleiter beim Technologiemanagazin highTech sowie Chefredakteur der Zeitschriften Chemische Industrie und Europa Chemie. Seit 1995 berichtet er als freiberuflicher Wissenschafts- und Wirtschaftsjournalist in namhaften Medien über Themen aus Forschung und Technik. Längst hat er sich durch das Mitwirken an der Buchreihe Erlebnis Wissenschaft als erfolgreicher Sachbuchautor etabliert. Bei Wiley-VCH sind von ihm Lust und Liebe – alles nur Chemie und Fußball, Fashion, Flachbildschirme – die zweite Kunststoffrevolution, die er zusammen mit Gabriele Froböse bzw. Klaus Jopp verfasste, erschienen.

Inhaltsverzeichnis

titelseiteTitelImpressumWidmungÜber den AutorVorwortExotische Mikroben – Außenseiter der EvolutionManche mögen’s heiß

Leben bei 130 °C – nur ein vorläufiger Rekord?Ein siedender Feuerball verdaut Zucker gänzlich andersWas haben Wärme liebende Bakterien in der Antarktis zu suchen?Extremisten als Industriechemiker

Immer schön cool bleiben

Gefahr aus dem Kühlschrank?Leben bei –180 °C?

Leben unter DruckVon Kopf bis Fuß auf Ionen eingestelltLeben im Atomreaktor

Ein Biotop in der FleischkonserveAtommüll auf dem SpeiseplanRaumfahrer und Datenspeicher

Sauer machtFerroplasmalustig

Schleimig-ätzend wie ein Alien

Guten Appetit ... auf TNT und Dioxin

Altlasten aus zwei Weltkriegen belasten unsere BödenThauera aromaticaliebt Toluol

Steinreich: Endolithe

Katzengold als Stammgericht

Eine Turboalge produziert WasserstoffThiomargarita namibiensis,das RiesenbakteriumVon Kugelblitzen und Lochkristallen

Rätselhafte KugelblitzeNatürliche RaketenNeue Sprengkraft für die SenfölbombeDas große ZitternDer erste WärmesupraleiterKristalle aus Löchern

Atmosphärenschauspiele und Wetterkapriolen

Polarlichter – das himmlische TheaterWenn nachts die Wolken leuchtenTip, Katrina und andere WirbelstürmeIn jeder Hinsicht außergewöhnlich: Die Hurrikansaison 2005Tornados versetzen keine Berge, aber HäuserWenn im Hochsommer Eis vom Himmel fälltSaharastaub in der KaribikBegegnung mit dem Teufel

Geologische und geographische Wunder

Oasen in der AntarktisErstaunliches vom MeeresgrundTsunamis, die MonsterwellenTotal versalzen: Extreme Gewässer

Nanotechnik und Hochleistungswerkstoffe

Nanodiamanten als verborgene Schätze im ErdölDer Lotuseffekt – eine Laune der Natur?Wie Geckos senkrecht über Glasscheiben laufenDer Fußball, der aus dem Kosmos kamGlasfasern: Die Natur erfand sie vor vielen Millionen JahrenBakterien als KunststofffabrikSchwer auf Draht: Bakterien produzieren elektrische LeitungenVom Spinnenfaden zur schusssicheren Weste

Rätselhafte Energiequellen

Ein Solarkraftwerk in der AntarktisDer erste KernreaktorNatürliche Laserquellen

Weitere Seltsamkeiten der Natur

Kein alter Adel, aber blaues BlutEin guter Riecher: Die HundenaseWandelndes Chemielabor: Der BombardierkäferTintenfische als »Anti-Terror-Elite«Schneller, höher, dicker

Lernen wir träumen: Ein kurzes NachwortLiteraturPersonen- und SachregisterErlebnis Wissenschaft bei WILEY-VCH

Vorwort

So unglaublich es klingt: Die Natur ist immer noch unschlagbar. Sie beschert uns die erstaunlichsten »Erfindungen« und Phänomene, die oftmals die menschliche Vorstellungskraft sprengen. Bakterien, die Plastik produzieren oder Strom erzeugen, gehören ebenso dazu wie natürliche Raketenantriebe oder Algen, die als Lieferanten von Wasserstoff den Energiehunger künftiger Generationen stillen könnten. Frösche und Fische fallen vom Himmel, Staub der Sahara weht bis in die Karibik ... und was hat es mit den rätselhaften Methanoasen der Tiefsee auf sich?

Auch moderne Technologien hat die Natur vorweggenommen. So verleiht ein natürliches Solarkraftwerk einem antarktischen See eine angenehme Badewassertemperatur, und den ersten funktionierenden Kernreaktor gab es – man höre und staune – in Afrika vor zwei Milliarden Jahren. Sogar den ersten Laser hat die Natur selbst geschaffen!

Forscher rund um den Globus suchen verstärkt nach Möglichkeiten, um die Erfindungen der Natur zur Herstellung neuer Produkte und Konzepte zu nutzen. Interessante Vorbilder sind die Extremisten unter den Bakterien, die sich bei einer backofentauglichen Temperatur von 130 °C äußerst wohl fühlen oder gar ein Leben bei pH-Werten um null vorziehen, während andere wiederum sich ausgerechnet das Innere von Kernreaktoren mit ihrer vermeintlich tödlichen Strahlung als ökologische Nische ausgesucht haben. Dass der Speiseplan dieser Extremisten nicht minder exotisch anmutet, beweist eine Gattung, die sich mit Vorliebe den Sprengstoff TNT schmecken lässt.

Eines ist klar: Die aus solchen Organismen gewonnenen Enzyme dürften die Chemie nachhaltig befruchten. Einige Forschergruppen sind schon dabei, die ungeheuren Innovationspotenziale der Natur abzuschöpfen. Auch Chemosensoren, die wie Hundenasen funktionieren, oder kugelsichere Westen auf der Basis von Spinnenfäden sind Visionen, die von der Schatzkiste der Evolution profitieren dürften.

Wussten Sie, dass ein See existiert, dessen Salzgehalt noch deutlich höher als der des Toten Meeres ist? Hätten Sie gedacht, dass es im Erdöl mikroskopisch kleine Diamanten gibt und Geckos mit Nanotechnologie auf Wänden und Decken herumlaufen? Würden Sie Tintenfische für eine Art »Anti-Terror-Elite« halten? Nein? Dann werfen Sie jetzt alle Vorurteile über Bord und begleiten Sie den Autor auf eine phantastische Entdeckungsreise durch eine Natur, die voller verblüffender Überraschungen steckt.

Meiner Familie danke ich für die große Geduld und moralische Unterstützung bei der Anfertigung des Werkes. Mein ausdrücklicher Dank gilt auch Frau Dr. Gudrun Walter und Frau Dr.-Ing. Waltraud Wüst sowie allen weiteren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Wiley-VCH Verlags für die ausgezeichnete Zusammenarbeit.

Dr. Rolf Froböse, im Frühjahr 2007

Exotische Mikroben – Außenseiter der Evolution

Faszinierende Unterwasserwelten, tropische Regenwälder, Leben in der Wüste, im Hochgebirge oder am Polarkreis, vom Adler bis zum Zebrafisch: Die Natur hat im Laufe der Evolution eine Vielfalt an Lebensformen hervorgebracht, die unzählige Bildbände füllt. Es wird kaum jemanden geben, den der Reichtum der Natur nicht bezaubert.

Lassen wir Zahlen sprechen: Derzeit leben auf der Erde etwa drei Millionen unterschiedliche Arten von Organismen. Schätzungen von Paläontologen zufolge dürften im Laufe der verschiedenen erdgeschichtlichen Epochen jedoch nicht weniger als fünfhundert Millionen Arten existiert haben, von denen die meisten wieder ausgestorben sind.

Was besonders erstaunlich ist: Die Natur hat auch Lebensformen geschaffen, die sich unter lebensfeindlichen Bedingungen anscheinend pudelwohl fühlen. So verbirgt sich jenseits des Makroskopischen, auf einer Ebene, die dem menschlichen Auge gänzlich verborgen bleibt, eine Terra Incognita – unerschlossenes Land, von dem die Wissenschaftler bislang bestenfalls Randgebiete erforscht und maximal ein Prozent der Bewohner kennen gelernt haben. Die Einheimischen dieser unzugänglichen Welt sind Mikroben: Bakterien, Viren, Einzeller und Pilze oder Pilzbakterien. Sie beleben ihr winziges Universum in großer Vielfalt. Praktisch überall dort, wo Leben eine Nische gefunden hat, sind sie heimisch geworden. In nur einem Gramm Ackerboden tummeln sich nach Angaben des Wissenschaftsautors Dr. Harald Zaun (siehe Literatur im Anhang) ca. 100 000 Kleinstlebewesen.

»Die Gesamtmasse mikrobiellen Lebens auf unserem Planeten ist nahezu unkalkulierbar groß – man hat sie auf das 5-bis 25fache der Masse allen tierischen Lebens geschätzt«, spezifizierte der bekannte englische Mikrobiologie John Postgate (University of Sussex) die quantitative Dimension der Mikroben. Charakteristisch für derlei Lebensformen sind zwei Besonderheiten: die Vermehrung in atemberaubendem Tempo und die außerordentliche Überlebenskraft selbst bei extremsten Umweltbedingungen. Je nach Gattung leben und vermehren sich diese extremophilen Mikroorganismen bei unglaublich hohen oder tiefen Temperaturen, sehr niedrigen pH-Werten oder harschen Salzkonzentrationen. Extremophile sind Archaebakterien, also ganz »alte« Bakterien, Relikte aus der Frühzeit der Evolution.

Dementsprechend unterscheiden sie sich grundlegend von den »moderneren« Lebensformen. Anders als die Zellen höherer Organismen besitzen sie keinen Zellkern, sondern die DNA »schwimmt« nahezu frei in der Zelle herum. Aufgrund zahlreicher genetischer Besonderheiten werden sie einem eigenen Organismenreich zugerechnet. Mit etwas über 200 Arten weltweit sind sie meist – aber nicht ausschließlich – in extremen Lebensräumen anzutreffen. Unter normalen Bedingungen findet man Archaebakterien unter anderem im Boden oder im Meer. Die meisten Geowissenschaftlervermuten, dass Archaebakterien Merkmale des frühen Lebens auf der Erde enthalten, als die Lebensbedingungen auf unserem Planeten für höher entwickelte Organismen noch vollkommen unwirtlich waren.

Zum Einstieg nenne ich Ihnen einige Beispiele aus der »Extremistenszene«:

Aquaspirillum arcticum, ein Bakterium, das dank kälteresistenter Proteine in den Schnee- und Eisregionen des kanadischen Nordwestens eine ökologische Nische gefunden hat,Candida antarctica, eine alkalophile Hefe aus dem antarktischen Vandasee,Desulfurella acetivorans, ein anaerobes Bakterium, das sich in dem Vulkan Uzan auf der sibirischen Halbinsel Kamtschatka angesiedelt hat,Deinococcus radiodurans, ein gegenüber radioaktiver Strahlung widerstandsfähiges Bakterium, das im Innern eines Kernreaktors überlebt,Shewanella benthica, ein unter hohem Druck lebendes Bakterium, das im Puerto-Rico-Graben entdeckt wurde undHalobacterium halobium, ein stark salzliebender Organismus, der im kalifornischen Owens Dry Lake vorkommt.

Im Folgenden wollen wir diese phänomenalen Geschöpfe etwas näher unter die Lupe nehmen. In zusätzlichen Informationskästen gibt es Hintergrundinformationen zum vorausgegangenen Thema oder Berichte über aktuelle Forschungsergebnisse. Sie sind für Leserinnen und Leser gedacht, die tiefer in die Materie einsteigen möchten.

Jetzt aber genug der Vorrede. Die Reise beginnt!

Manche mögen’s heiß

Bis Mitte der 1960er Jahre war die Welt noch in Ordnung: Dass Leben nur unter »physiologischen Bedingungen« gedeihen kann, war für Biologen ein Dogma. So galt eine Temperatur von +60 °C als Schallmauer für die Existenz von Leben, da Eiweiße oberhalb dieser Schranke gerinnen und ihren Dienst versagen – ein Effekt, den jeder kennt, der schon einmal ein Spiegelei gebraten hat.

Der amerikanische Biologe Dr. Thomas Brock von der University of Indiana war einer der »undogmatischen« Forscher, die die Kollegen eines Besseren belehrten. Brock war 1965 auf die heißen Quellen im Yellowstone-Nationalpark in den Rocky Mountains aufmerksam geworden. Bei einem Besuch entdeckte er zu seinem Erstaunen in den Ablaufrinnen der Geysire und heißen Quellen ein reichhaltiges mikrobielles Leben. Daraufhin kehrte er kurze Zeit später mit der nötigen technischen und wissenschaftlichen Ausrüstung zurück, um das Leben in diesem nahezu kochenden, bis dato als steril geltenden Milieu zu untersuchen.